JPS6011589A - 石炭粉末の水スラリ−用分散安定剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石炭粉末の水スラリー用の分散安定剤に関す
る。更に詳しくは石炭粉末を水中に分散させパイプライ
ン輸送可能な状態に分散安定化させる分散安定剤に関す
る。

近年、エネルギー源として、最も多く使用されてきた石
油が、その埋蔵量の限界や、それに伴う価格の高騰など
から、エネルギー源の多様化及び、安定的な供給の確保
が重要な問題となっている。このようなことから、埋蔵
量が多く且つ、偏在せず、世界中に存在する石炭の有効
利用が見直されてきている。しかしながら石炭の場合は
、石油とは異なり、固体であるため、パイプラインによ
る輸送が不可能であり、取り扱い上著しく不利である。

更に、石炭は一般に石油に比べ、多量の灰分を含んでお
り、発熱量の低下、フライアッシュの処理等の問題もあ
る、このようなことより、取り扱い上の欠点を改善する
ために、石炭を粉末化し、水中に分散させてスラリー状
にして、使用する方法が種々検討されている。しかしな
がら、この場合も石炭誤度を」二げると、著しく増粘し
、流動性を失い、石炭濃度を下げると、輸送効率が低下
し、更に脱水工程にも費用がかかることになシ、実用的
でない。これは、石炭−水スラリー中の石炭粒子同志が
水中で凝集することにより、粘度の増大及び流動性の減
少を起こさせるからである。

水スラリー中の石炭粒子は、小さいほど分散安定性が良
いが、微粉砕の費用は微粉砕の程度が大きく々るにつれ
て犬きくなる。現在、火力発電所で燃焼されている微粉
炭は２００メツシー、８０％パス、即ち約７４ミクロン
程度の粒子径であるので、この粒子が微粉炭の粒度の一
つの目安として使用されることが予想される。石炭−水
スラリーに、分散剤である界面活性剤を加えると、石炭
粒子と水との界面に界面活性剤が吸着し、石炭粒子をバ
ラバラにほぐす作用や、石炭粒子が互いに凝集するのを
防ぐ作用などを起こし良好な分散状態を作り出すことが
期待される。

本発明者らはすでにそのような効果をもつ分散剤を開発
済みである（特願昭５４−９５１７３号明細書参照）。

しかしこのような分散剤では流動性は向上するが静置し
た場合沈降物が圧密し・・−ドケーキを生成するだめ実
用上は必ずしも満足すべきものではなかった。

本発明者らはかかる従来の石炭−水スラリーの欠点であ
る静置安定性の改良と流動性の向上をはかるべく鋭意研
究した結果、静置安定性と流動性に優れた効果をもつ分
散安定剤を見い出し本発明を完成した。

即ち本発明はポリアミン化合物にエチレンオキシドを必
須として含むアルキレンオキシドを付加しかつポリオキ
シエチレン鎖の部分の合計の重量が全分子量の４０〜９
５重量％でありさらに分子量が５．　ＯＯＯ〜２００．
　ＯＯＯであるポ５− リエーテル化合物の骨格に含まれる窒素原子の一部又は
全部をカチオン化することによって得られるポリエーテ
ル化合物誘導体単独もしくは、それらとさらに第２成分
として脂肪族アルコール、ソルビタン脂肪酸エステル及
びシリコーン化合物からなる群から選ばれる化合物の１
種又は２種以上とを有効成分として含むことを特徴とす
る石炭粉末の水スラリー用分散安定剤である。又、本発
明の分散安定剤は浮遊選鉱法あるいは水中造粒法により
脱灰された石炭にも有効であることを特徴とする石炭粉
末の水スラリー用分散安定剤である。

本発明の分散安定剤はポリアミン化合物にエチレンオキ
シドを含むアルキレンオキシドを付加してポリエーテル
化合物の骨格に含まれる窒素原子の一部又は全部をカチ
オン化することによって得られるポリエーテル化合物誘
導体を必須成分として用いるものである。

ここで用いられるポリアミン化合物としてはエチレンジ
アミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、
トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等
のポリアルキレンポリアミン及びポリエチレンイミンが
挙げられる。

ポリエーテル化合物はポリアミン化合物に通常の方法に
よりエチレンオキサイドを必須として含むアルキレンオ
キシドを付加することにより容易に得ることができる。

そのうち特にエチレンオキシドとプロピレンオキシドを
ブロック又は一部ブロック状の付加物が好ましくその付
加の順序はいずれが先でもよいが、プロピレンオキシド
（以後ＰＯと略記する。）を先に付加させた後エチレン
オキシド（以後ＥＯと略記する。）を付加させた場合が
良好な分散安定性を示す。

次にこれらのポリエーテル化合物の骨格に含まれる窒素
原子の一部又は全部をメチル・・ライドなどのアルギル
ハライドやジメチル硫酸などによる公知の方法によりカ
チオン化することによって本発明のポリエーテル化合物
誘導体を得ることかできる。

このポリエーテル化合物誘導体の分子量は５、０００〜
２００．０００であり好ましくは］、　０．　ＯＯＯ〜
１００．　ＯＯＯさらに好ましくは３０、　ＯＯＯ〜８
０．　ＯＯＯの範囲である。またＥＯ鎖の部分の合計の
重量は全分子量の４０〜９５重量％であり好ましくは８
０〜９５重量％である。

又本発明の分散安定剤の第２成分のうち脂肪族アルコー
ルは具体的には炭素数６〜１２の脂肪族アルコールが用
いられ、例えばオクチルアルヨール、２−エチルヘキシ
ルアルコール、ラウリルアルコール等が挙げられる。ソ
ルビタン脂肪酸エステルとしてはノルビタンモノラウレ
ート、ソルビタンモノパルミテ−１・、ソルビタコーン
化合物としてはポリジメチルシロキサン、ジメチルシリ
コーン油、フルオロシリコーン油等が挙げられる。

かかる本発明の分散安定剤は、水スラリーに対して０．
０１〜５．０重量％、好ましくは０．０５〜２０重景％
添置火ることにより、水中に石炭粒子を分散させうる。

本発明の分散安定剤の第２成分の脂肪族アルコール、ソ
ルビタン脂肪酸エステルあるいはシリコーン化合物は、
ポリエーテル化合物誘導体に対し、３０重量％以下、好
ましくは１５〜５重量％であり、ポリエーテル化合物誘
導体と共に石炭スラリーに加えてもよく、又別個に石炭
スラリーに加えてもよい。

石炭−水スラリーの流動性は、一般に石炭粉末の種類及
び粒度などによって異なるが、分散安定剤を添加しない
場合は、石炭濃度が３０重置火を超えると粘度が急激に
上昇してくる。一方、本発明の分散安定剤を所定量添加
すると、石炭粒子が分散し、流動性が著しく向上し高濃
度のスラリーとすることができると同時に長時間放置し
た場合に沈降してハードケーキを形成しないという貯蔵
安定性に優れたスラリーとす９− ることかできる。石炭〜水スラリーを構成する石炭濃度
はあまり小さいと輸送効率が悪くなり、脱水工程にも費
用がかかり、意義がなくなる。

又、あ″！、シ大きいと、粘度が高くなりすぎるので、
石炭の種類、粘度により異なるが、一般に３０〜８５、
好ましくは５０〜７８重量％である。

従来、石炭の水スラリーの分散安定剤として種々の化合
物が提案されており、本発明に類似のものとしては、例
えば活性水素を有する化合物にエチレンオキシド、プロ
ピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したポリ
エーテル化合物が提案されている（特開昭５７−１０２
９９４号公報、特開昭５７−１４７５９５号公報）。し
かしながら、これらの従来の分散安定剤では満足すべき
効果を得るためには比較的添加量を多くする必要があり
、又石炭の粒度分布や調製条件等により大きく左右され
るものであり、又湿式粉砕時に添加した場合粉砕が進行
するに従って流動性が低下するだめその表面積の増大と
ともに必要添加量を増加させることが必要であった。

１０− 本発明の分散安定剤はポリアミン化合物にアルキレンオ
キシドを付加したポリエーテル化合物の骨格に含まれる
窒素原子の一部又は全部をカチオン化することで比較的
少ない添加量で優れた効果を発揮し、又粒度分布や調整
条件等に左右されない画期的な性能を有するものである
。

これはポリエーテル化合物に、カチオン基が導入される
ことによりマイナスに帯電した石炭表面との親和性が良
好となり石炭表面への吸着が飛躍的に改良されるためで
あろうと考えられる。

本発明の分散安定剤には更に第２成分として示された特
定の化合物を併用することにより、その相剰的作用によ
り更に低粘度で流動性の良好なものとすることができる
。

本発明に使用する石炭は無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐
炭等の種々の炭種のものが用いられるがこれを微粉砕し
て用いる。この石炭粉末の粒度はボイラーへの直接燃焼
の可能な粒度であればよいが、現在このような目的で火
力発電所にて使用されている一般的な粒度は２００メツ
シー、ハス率が７０〜９０％の粒度のものである。

石炭、分散安定剤、水の混合順としては、何れでもよい
が、分散安定剤を水に溶解又は分散させて、それに石炭
を加え適当な混合装置又は粉砕装置により調製すればよ
い。

かかる本発明の分散安定剤は他の陰イオン界面活性剤や
カチオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤を併用する
ことができる。例えば、本発明の石炭粉末の水スラリー
用分散安定剤を、本発明者らが既に発明し特許出願中（
特願昭５４−９５１７３号）の明細書に記載されている
石炭粉末の水スラリー用分散剤であるナフタリンスルホ
ン酸ホルマリン縮金物あるいはポリオキシエチレンソル
ビタン脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤とある
いはステアリルトリメチルアンモニウムクロライドなど
のカチオン界面活性剤と併用すれば、一層優れた分散能
が得られる。

更に、本発明の分散安定剤を用いた石炭の水スラリーに
オレイン酸等の脂肪酸、シアミルアミン等のアミン化合
物、ステアリルアマイド等のアマイド化合物、トリブチ
ルホスフェート等のリン酸エステルあるいはアルミニウ
ムステアレート等の金属石鹸などを加えることによって
、気泡の混入の少ない安定なスラリーとすることができ
る。

現在、石炭中の灰分を種々の方法で除去し、脱灰炭水ス
ラリーとして重油専焼ボイラーで燃焼することが検討さ
れている。この際の石炭脱灰法としては、浮遊選鉱法の
原理を応用して補袈剤、起泡剤を用い灰分を水中にとど
め泡沫に石炭を吸着し回収する方法や、石炭スラリーに
油乃至はエマルションを添加攪拌し石炭質を選択的に造
粒により回収する水中造粒法等（例えば特開昭５２−３
７９０１号）が注目されている。かかる本発明の分散安
定剤はこのような方法で脱灰された石炭スラリーに対し
ても極めて良好な分散安定性を示す。又、この場合、石
炭スラリー中に炭化水素油（例えばディーゼル油、１３
− Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油等）が混入することも考えられ
るが本発明の分散安定剤はかかる炭化水素油の共存する
系でも分散効果を失うことなく優れた性能を示す。

本発明の分散安定剤を添加することで得られる石炭粉末
の水スラリーは高濃度でも粘度の上昇が少なく流動性が
良好で且つ長期間保存後にもハードケーキを生成せず良
好な分散安定性を保つためパイプライン輸送、タンク貯
蔵、ボイラー直接燃焼が可能である。又本発明の分散安
定剤を用いて得た石炭粉末の水スラリーは製造時の泡が
少なく、スラリーの体積増加が少なく、又気泡による増
粘を防止し良好な性状のものとすることができる。

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例によシ限定されるものではない。

実施例 （１）脱灰炭の調製法 １）水中造粒法による脱灰炭の製造法 −１Ａ　− ２００メツシュ８０％バスの下記の組成の大同炭　、ｔ
２ｓｉｖ（７，０％の水分を含んでいるため純分として
４００Ｐ）を室温にて水に分散させ攪拌して石炭、水ス
ラリーを得る。

この混合物に対してへ重油を２０Ｆ加え、室温にてラボ
ディスパー（％殊機化工業製）にて１０００　ｒｌ）ｍ
で３０分攪拌し脱灰造粒化させる。このようにして得ら
れた混合物を８メツ／−のフルイに通し灰分を除去し、
】０５°Ｃにて乾燥させて脱灰・脱水された造粒物（脱
灰炭Ａと言う）を得た。このものの残存灰分の含量は４
８ｗｔ％（石炭基準）であった。

１１）浮遊選鉱法による脱灰炭の製造法１）と同様に大
同炭”４２８Ｐを室温にて水に分散させ、パイン油０．
５　ＦとともにＦ−Ｗ型浮遊選鉱機に入れ浮選処理を行
なう。

そして泡とともに回収した脱灰石炭スラリーを減圧脱水
し脱灰炭Ｂを得る。このものの残存灰分の含量は４．　
Ｑ　ｗｔ％（石炭基準）であった。

米１　大同炭 発熱量７４５０　Ｋｃａｌ／Ｋｉ？（ＪＩＳ　Ｍ８８１
４）灰　分　８，９％　（ＪＩＳ　Ｍ８８１２）水　分
　７０％　（ＪＩＳ　Ｍ８８１１）固定炭素　６０．０
％　（ＪＩＳ　Ｍ８８１２）表１．供試炭一覧表 に分散させこの混合物に表１の供試炭凪１の大同炭３８
７グを室温にて小量ずつ加える。

全量加え終った後、ホモミャサー（特殊機化工業製）に
て５０００ｒｐｍで５分間攪拌して石炭水スラリーを調
製した。

２５℃にて粘度を測定すると、１８５０センチボイズで
あり、流動性は良好であった。又同様条件にて表１に示
す供試炭、表２に示すポリエーテル化合物誘導体、表３
に示す第２成分を各種紐み合わせて行った他の実施例及
び比較例も含めてその結果を表４及び５に記した。粘度
の低いものが流動性の良い事を示している。

（３）　水スラリーの安定性の評価 スラリーの安定性は該スラリーを製造後３０日及び６０
１日間静置した後、直径５叫のステンレス料（重量５０
ｙ−）をスラリー中に静かに入れその沈降状態を観察し
だ。（２）で調製したスラリーは安定性が良好であり６
０日経過後も圧密はほとんどなかった。他の実施例及び
比較例も含めてその結果を表４及び５に示した。

表３　第２成分 −７０２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ポリアミン化合物にエチレンオキシドを必須として
   含むアルキレンオキシドを付加し、かつポリオキシエチ
   レン鎖の部分の合計の重量が全分子量の４０〜９５重量
   ％であシ、さらに分子量が５．０００〜２００．０００
   であるポリエーテル化合物の骨格に含まれる窒素原子の
   一部又は全部をカチオン化することによって得られるポ
   リエーテル化合物誘導体を有効成分として含むことを特
   徴とする石炭粉末の水スラリー用分散安定剤。 ２、　ポリエーテル化合物誘導体が、エチレンオキシド
   とエチレンオキシド以外のアルキレンオキシドとのブロ
   ック状又は一部ブロック状１− ３、ポリエーテル化合物中のアルキレンオキ・シトがエ
   チレンオキシドとプロピレンオキシドである特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の石炭粉末の水スラリー用分
   散安定剤。 ４、　ポリアミン化合物が、ポリアルキレンポリアミン
   又はポリエチレンイミンである特許請求の範囲第１項な
   いし第３項記載の石炭粉末の水スラリー用分散安定剤。 ５、ａ）　ポリアミン化合物にエチレンオキシドを必須
   として含むアルキレンオキシドを付加し、かつポリオキ
   シエチレン鎖の部分の合計の重量が全分子量の４０〜９
   ５重量％であり、さらに分子量かへ０００〜２０ＱＯＯ
   Ｏであるポリエーテル化合物の骨格に含まれる窒素原子
   の一部又は全部をカチオン化することによって得られる
   ポリエーテル化合物誘導体、及び ｂ）　脂肪族アルコール、ソルビタン肪脂酸エステル又
   はシリコーン化合物の１種又は２種以上を 有効成分として含むことを特徴とする石炭粉末の水スラ
   リー用分散安定剤。